Mletá granulovaná vysokopecní struska - Ground granulated blast-furnace slag

Mletá granulovaná vysokopecní struska (GGBS nebo GGBFS) se získává kalením roztaveného železa struska (vedlejší produkt při výrobě železa a oceli) z a vysoká pec ve vodě nebo v páře, za vzniku a skelný granulovaný produkt, který se poté vysuší a rozemele na jemný prášek. Mletá granulovaná vysokopecní struska je vysoce cementová a má vysoký obsah CSH (křemičitan vápenatý hydráty), což je sloučenina zvyšující pevnost, která zlepšuje pevnost, trvanlivost a vzhled betonu.

Výroba a složení

Chemické složení strusky se značně liší v závislosti na složení surovin v výroba železa proces. Křemičitany a hlinitany nečistoty z Ruda a Kola jsou kombinovány v vysoká pec s tok který snižuje viskozita strusky. V případě výroby surového železa se tok skládá převážně ze směsi vápenec a forsterit nebo v některých případech dolomit. Ve vysoké peci se struska vznáší nad žehlička a dekantuje se pro oddělení. Pomalé ochlazování struskových tavenin vede k nereaktivnímu krystalickému materiálu sestávajícímu ze seskupení Ca-Al-Mg silikátů. Aby se dosáhlo dobré reaktivity strusky nebo její hydraulicity, je třeba struskovou taveninu rychle ochladit nebo zchladit pod 800 ° C, aby se zabránilo krystalizaci merwinit a melilit. K ochlazení a fragmentaci strusky může být použit granulační proces, při kterém je roztavená struska vystavena proudům proudu vody nebo vzduchu pod tlakem. Alternativně je v peletizačním procesu kapalná struska částečně chlazena vodou a následně vytlačována do vzduchu rotujícím bubnem. Aby se dosáhlo vhodné reaktivity, jsou získané fragmenty rozemlety na stejnou jemnost jako portlandský cement.

Hlavními složkami vysokopecní strusky jsou CaO (30-50%), SiO2 (28-38%), Al2Ó3 (8 až 24%) a MgO (1 až 18%). Obecně zvyšování obsahu CaO ve strusce vede ke vzniku strusky zásaditost a zvýšení pevnost v tlaku. MgO a Al2Ó3 obsah vykazuje stejný trend až 10–12%, respektive 14%, po jehož překročení již nelze dosáhnout dalšího zlepšení. Ke korelaci složení strusky bylo použito několik kompozičních poměrů nebo takzvaných hydraulických indexů hydraulická činnost; přičemž druhá je většinou vyjádřena jako pevnost v tlaku pojiva.

Obsah skla ve strusce vhodný pro smíchání s portlandským cementem se obvykle pohybuje mezi 90 - 100% a závisí na způsobu chlazení a teplotě, při které je chlazení zahájeno. The sklenka Struktura kaleného skla do značné míry závisí na poměrech prvků tvořících síť, jako je Si a Al, na síťových modifikátorech, jako je Ca, Mg a v menší míře Al. Zvýšené množství síťových modifikátorů vede k vyšším stupňům depolymerizace a reaktivity sítě.

Běžnými krystalickými složkami vysokopecní strusky jsou merwinit a melilit. Další vedlejší složky, které se mohou tvořit během postupné krystalizace, jsou belite, monticellite, hodnostář, wollastonit a forsterit. Menší množství redukované síry se běžně vyskytují jako oldhamite.[1]

Aplikace

GGBS se používá k výrobě odolných betonových konstrukcí v kombinaci s obyčejným portlandským cementem a / nebo jinými pucolánový materiály. GGBS byl široce používán v Evropě a stále častěji ve Spojených státech a v Asii (zejména v Japonsku a Singapur ) pro svou nadřazenost v odolnosti betonu, která prodlužuje životnost budov z padesáti let na sto let.[2]

Dvě hlavní použití GGBS spočívají ve výrobě kvalitně zlepšeného struskového cementu, konkrétně portlandského vysokopecního cementu (PBFC) a vysokopecního vysokopecního cementu (HSBFC), s obsahem GGBS obvykle v rozmezí od 30 do 70%; a při výrobě hotový nebo na místě vsazený odolný beton.

Beton vyrobený z GGBS cementu tuhne pomaleji než beton vyrobený z běžného portlandského cementu, v závislosti na množství GGBS v cementovém materiálu, ale také nadále získává na síle po delší dobu ve výrobních podmínkách. To má za následek nižší teplotu hydratace a nižší teplota stoupá a vyhýbá se studené klouby jednodušší, ale může také ovlivnit stavební plány, kde je vyžadováno rychlé nastavení.

Používání GGBS významně snižuje riziko škod způsobených alkalicko-křemičitá reakce (ASR), poskytuje vyšší odolnost vůči chlorid vniknutí - snižuje riziko koroze výztuže - a poskytuje vyšší odolnost proti útokům síran a další chemikálie.[3]

Jak se používá cement GGBS

GGBS cement lze přidávat do betonu v dávkovacím závodě výrobce betonu, spolu s portlandským cementem, kamenivem a vodou. Normální poměry kameniva a vody k cementovému materiálu ve směsi zůstávají nezměněny. GGBS se používá jako přímá náhrada za portlandský cement v poměru jedna k jedné podle hmotnosti. Úrovně náhrady za GGBS se pohybují od 30% do 85%. Ve většině případů se obvykle používá 40 až 50%.

Použití GGBS vedle portlandského cementu v betonu v Evropě je zahrnuto v konkrétní normě EN 206: 2013. Tato norma stanoví dvě kategorie přísad do betonu spolu s běžným portlandským cementem: téměř inertní přísady (typ I) a puzolánové nebo latentní hydraulické přísady (typ II). GGBS cement spadá do druhé kategorie. Jelikož je GGBS cement o něco levnější než portlandský cement, bude mít beton vyrobený z GGBS cementu podobnou cenu jako beton vyrobený z běžného portlandského cementu.

Používá se částečně podle poměru směsi.

Architektonické a inženýrské výhody

Trvanlivost

Cement GGBS je běžně specifikován v betonu, aby poskytoval ochranu jak proti útoku síranů, tak proti chloridům. GGBS nyní účinně nahradil sulfátový portlandský cement (SRPC) na trhu pro odolnost vůči síranům kvůli jeho vynikajícímu výkonu a výrazně sníženým nákladům ve srovnání se SRPC. Většina projektů v Dublinské Docklands, počítaje v to Spencer Dock, používají GGBS v podpovrchovém betonu pro odolnost vůči síranům.

Bulk Electrical Resistivity je zkušební metoda, která umožňuje měřit měrný odpor betonových vzorků. (ASTM 1876-19) Vyšší elektrický měrný odpor může být známkou vyššího měrného odporu iontového přenosu, a tedy vyšší trvanlivosti. Nahrazením až 50% GGBS v betonu vědci prokázali, že trvanlivost lze výrazně zlepšit.[3]

K ochraně před útokem chloridů se v betonu používá GGBS na úrovni náhrady 50%. Případy napadení chloridy se vyskytují ve železobetonu v mořském prostředí a na silničních mostech, kde je beton vystaven stříkající vodě ze solí určených k odmrazování. Ve většině NRA projekty v Irsku GGBS je nyní specifikován v konstrukčním betonu pro mostní pilíře a podpěry pro ochranu před útokem chloridů. Použití GGBS v takových případech zvýší životnost konstrukce až o 50%, pokud by byl použit pouze portlandský cement, a vylučuje potřebu dražších nerezová ocel výztuž.

GGBS se také běžně používá k omezení nárůstu teploty u velkých betonových betonů. Postupnější hydratace cementu GGBS generuje nižší vrchol a celkové celkové teplo méně než portlandský cement. Tím se sníží teplotní přechody v betonu, což zabrání vzniku mikropraskání který může oslabit beton a snížit jeho životnost, a byl pro tento účel použit při stavbě Jack Lynch Tunnel v Korek.

Vzhled

Na rozdíl od kamenité šedé barvy betonu vyrobeného z portlandského cementu umožňuje téměř bílá barva cementu GGBS architektům dosáhnout světlejší barvy pro pohledové pohledové betonové povrchové úpravy bez dalších nákladů. Pro dosažení světlejšího barevného odstínu je GGBS obvykle specifikováno mezi 50% až 70% úrovně náhrady, i když lze použít úrovně až 85%. GGBS cement také vytváří jemnější částice GGBS hladší a bezchybnější povrch. Nečistoty nepřilnou k betonu GGBS tak snadno jako beton vyrobený z portlandského cementu, což snižuje náklady na údržbu. GGBS cement brání výskytu květenství, barvení betonových povrchů uhličitan vápenatý vklady. Kvůli jeho mnohem nižší Limetka Díky obsahu a nižší propustnosti je GGBS účinný při prevenci květenství, pokud se používá v hladinách náhrady 50% až 60%.

Síla

Beton obsahující cement GGBS má vyšší mezní pevnost než beton vyrobený z portlandského cementu. Má vyšší podíl na posílení síly hydráty křemičitanu vápenatého (CSH) než beton vyrobený pouze z portlandského cementu a snížený obsah volného vápna, což nepřispívá k pevnosti betonu. Beton vyrobený pomocí GGBS v průběhu času stále získává na síle a bylo prokázáno, že zdvojnásobuje svoji 28denní pevnost po dobu 10 až 12 let.[Citace je zapotřebí ]

Optimální dávka mleté ​​granulované vysokopecní strusky (GGBS) pro náhradu v betonu byla 20–30% hmotnostních, aby byla zajištěna vyšší pevnost v tlaku ve srovnání s betonem vyrobeným pouze z cementu.[3]

Udržitelnost

Protože GGBS je vedlejším produktem procesu výroby oceli, jeho použití v betonu je uznáváno LEED atd. jako zlepšení udržitelnosti projektu, a proto přidá body k certifikaci LEED. V tomto ohledu lze GGBS použít také pro nástavbu kromě případů, kdy je beton ve styku s chloridy a sírany. To je za předpokladu, že pomalejší doba tuhnutí pro odlévání nástavby je oprávněná.

Poznámky

  1. ^ Snellings, R .; Mertens G .; Elsen J. (2012). "Doplňkové cementové materiály". Recenze v mineralogii a geochemii. 74: 211–278. Bibcode:2012RvMG ... 74..211S. doi:10.2138 / rmg.2012.74.6.
  2. ^ Katedra stavebnictví, BITS, Pilani - kampus Hyderabad. „VYSOKÝ VÝKONNÝ BETON S GGBS A ROBO SAND“ (PDF). Citováno 2011-03-12.CS1 maint: více jmen: seznam autorů (odkaz)
  3. ^ A b C Askarian, Mahya; Fakhretaha Aval, Siavash; Joshaghani, Alireza (22. ledna 2019). „Komplexní experimentální studie o výkonu pemzy v samohutňujícím betonu (SCC)“. Journal of Sustainable Cement-Based Materials. 7 (6): 340–356. doi:10.1080/21650373.2018.1511486.

externí odkazy

Reference